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一、注塑机械手分类　　

在注塑工业中适用的机械手按其智能程度可以分为以下两种类型： 　　

1、基本型注塑机械手：该类型机械手一般包括固定模式程序和按生产工艺需求的教导模式程序。固定模式程序涵盖了目前注塑生产的几种标准工艺，利用工业控制器来做简单、规则和重复的动作。教导模式程序是特意为生产工艺特殊的注塑机适用，通过把基本动作的有序而安全的编排达到成功取物的目的。 　　

2、智能型注塑机械手：该类型机械手一般包括多点记忆置放、任意点待机、较多自由度等功能，一般采用伺服驱动，能够进行最大限度的仿人执行比较复杂的操作，还可以通过配备先进的传感器，让其具有视觉、触觉和热觉功能，使其成为具有很高智能的注塑机器人。二、注塑机械手的组成　　注塑机械手的组成一般由执行系统、驱动系统、控制系统等组成。执行和驱动系统主要是为了完成手臂的正常功能而设计，通过气动或液压动力来驱动机械部件的运转，达到取物的功能。控制系统则是通过对驱动系统进行控制，使执行系统按照预定的工艺进行操作，以简易机械手的控制系统为例： 　　人机界面 　　↑ 　　↓ 　　注塑机开模完信号 ←→ 单片机←→ 注塑机机械手信号 　　↑ 　　↓ 　　各类阀信号 　　↑ 　　↓ 　　执行气缸 　　操作者通过人机界面进行操作，在机械手收到注塑机给出的可执行信号时，机械手切断注塑机的可关模信号，确保机械手取物的安全性，在完成取物后机械手恢复注塑机的动作。控制系统的设计难点在于机械手与注塑机的协调工作关系。在控制系统的指挥下，机械手按照预定的工作程序完成各个动作，从而将注塑生产出的制品从模具中取出并传送到指定地点或下一个生产工序中。在设计时，应根据注塑机的性能、机械手的作业条件和要求、制品的形状和重量等来确定控制系统。

 三、机械手的在注塑工业的应用　　由于注塑机械手能够大幅度的提高生产率和降低生产成本，能够稳定和提高注塑产品的质量，避免因人为的操作失误而造成的损失。因此，注塑机械手在注塑生产中的作用变得越来越重要。目前国内的机械手类型比较简单，且大都用于取件。随着注塑成型工业的发展，以后将有越来越多的机械手用于上料、混合、自动装卸模具、回收废料等各个工序上，而且将朝着智能化方向发展。

注塑机械手

目前，市场上流行的注塑机专用机械手就控制系统而言都是使用专用的微处理机加接口组成的最小控制系统。在机械构造方面，当定位精度要求不高时采用时规皮带传动，行走部分配置滑线导轨，由变频调速器调速控制。本文提出一种基于PLC控制的注塑机专用机械手，充分利用PLC灵活控制的特点，行走部分配置滑线导轨，采用斜齿轮齿条传动和变频调速控制;是一种高性价比的机电一体化设备。文章分别从机械构造和电气控制两个层面对该机作了较为完整的论述。

   1  引言
                           
    在塑胶制品中，以制品的加工方法不同来分类，主要可以分为四大类。一为注塑成型产品;二为吹塑成型产品;三为挤出成型产品;四为压延成型产品。其中应用面最广、品种最多、精密度最高的，当数注塑成品产品类，小到日常生活用品中的锅瓢碗盏、儿童玩具，大到精密工业设备上的零部件，随着各种高分子新材料的不断涌现，许多金属零部件亦有不断被这些新材料逐步取代的趋势。为配合注塑成型产品自动化生产要求，为保证制品的高品质高效率，必须尽量减少人工的干预，基于上述思想，许多注塑机生产厂家将注塑机专用机械手的装置列入了客户辅助选用件的范围。
                     
    然而,对于原有注射机而言，绝大多数都没有此项装置，因此，开发适合注塑机使用的专用辅助机械手，就成了提升厂家产品的竞争力的一种重要手段和必然选择。

   2  行业状况
                           
    各种类型机械手是自动化生产中必不可少的重要设备。尤其是在危险场合，在严重威胁人们安全和健康的环境下，采用机械手代替人，具有十分重要的意义。
                           
    珠江三角洲地区塑胶工业是十分发达的，在国内居龙头地位，在国际上珠三角也有世界工厂之称。目前，该行业使用的注射机专用机械手以台湾生产的居多，如台湾劲力公司生产的劲力牌机械手、台湾威得客国际股份有限公司生产的“威得客”W255系列注射机专用机械手,等等。
   
    剖析此类机械手的结构，其电气控制系统一般均采用微型计算机最小系统或单片机系统，机械手驱动部分采用气动驱动，变频调速驱动和伺服驱动。在机械构造方面采用滑线导轨结构配时规皮带传动，或用滚珠齿轮齿条结构配滑线导轨。总体设计思想，都是尽量采用成熟的控制技术和机械零件与机构搭配而成。

   3  基于PLC控制的注塑机专用机械手
   
   上述注塑机专用机械手, 就机械手制造厂家而言, 由于是专用辅助设备因而售价较高, 尤其用于对原有注塑机的设备改造上, 经济上似乎“得不偿失”之嫌。所谓“高性能价格比”的注塑机专用机械手就成了所有注塑制品生产厂家利用原有注塑机设备提升产品质量的重要选择和最大需求。

   3.1 以PLC为核心的控制系统
   
    PLC是一种以微处理器为核心, 并综合了计算机技术，自动控制技术和通信技术而发展起来的一种新型工业自动控制装置。它的最大特点就是体积小, 功能强, 响应速度快，可靠性高。控制过程均通过以梯形图的方式编程。随时可依生产工艺的不同要求而随机修改，还具有可扩展性。现在由于PLC均由世界上有名的电气控制设备制造商专业化研究开发和批量生产, 故由于生产成本低而导致价格便宜。随着全球经济一体化进程的加快, 市场竞争导致其价格有进一步下调的空间, 为各行业上广泛采用此种控制系统提供了有利条件。其控制系统原理图如图1所示。

    图1 PLC控制系统框图

    图中人机界面亦采用技术上及工艺上均已十分熟悉的5.7"单色触摸屏, 采用手持式结构, 通过对话式操作界面，全中文模式，简单易学。内建程序可以随心所欲的搭配使用, 可自动监测故障并纪录。可随时修改三个坐标轴的运动参数及横行轴变频调速器的各项参数，以满足产品工艺要求。PLC通过读取注塑机的开合模信号和顶针信号，通过程序运行从而保证机械手与注塑机工作安全协调。

   3.2 机电一体化机械传动模式
                           
    在当今技术更新愈来愈快的时代，谁跟上技术发展的脚步，谁就有可能获得市场。目前，市场上流行的注塑机专用机械手，无一不是沿用上述思路来设计的。本文将上述思想引伸为一种设计模式:积木式结构。即将系统中相对独立的部件，在满足系统工艺要求的前提下，采用最高性能价格比的机构予以配置。针对本系统的结构，横行轴采用变频器马达配减速机构驱动;上下轴及引拔轴使用气缸驱动。在横行、引拔、上下行走机构上均使用进口的高刚型线性滑轨。上下行轴及引拔轴装配支座均使用市售高刚型的铝合金型材，横行轴采用斜齿轮齿条传动。综上所述，高性价比的机械配置加高性价比的控制系统，由此催生了极具市场竞争力的注塑机专用机械手。
          
    根据上述设计思想，以OMRON公司的CPM2AE为例，该型号是专为中国客户推出的PLC，具有极高的性价比，笔者以此为核心，配上触摸屏和LG变频器，再辅以上述机械传动部件，即构成了注塑机专用机械手的硬件部分，而软件编程则以应用工程师十分熟悉的梯行图语言来编写，相信也并非难事。该注塑机专用机械手已应用于生产。造价较市场上同类型机低近2万元。
   
   4  结束语
                           
    实践证明，利用十分成熟的PLC技术和变频器调速技术以及十分成熟先进的机械传动构件，采用积木式架构，应用工程师就可以迅速地为企业设计制造出生产急需的机电一体化设备。成为在设备改造、升级，提高产品质量，参与市场竞争的有力武器。